建筑幕墙保温系统与防冷桥分析

建筑幕墙保温系统与防冷桥分析【摘要】幕墙工程中，热工性能的好坏取决于保温材料的选用与防冷桥设计。而放冷桥的设计又是热工性能设计的设计难点。在此会说明幕墙系统热工性能的设计说明以及放冷桥设计的注意事项。

【关键词】保温隔热冷桥断热

中图分类号：tu111文献标识码： a 文章编号：

1.总述

随着高层建筑的出现和建筑自重向轻型化的发展，建筑幕墙越来越多的被应用在建筑当中。幕墙可以使建筑从外观上具有明亮和挺拨的效果，使建筑艺术构思和造型别具一格，是建筑师乐意采用的外围护结构之一。近期，人们越来越重视节能建筑的合理利用。从建筑幕墙方面考虑，幕墙的保温隔热是节能建筑的重要影响因素之一。

2.幕墙热工计算

什么是建筑幕墙的保温隔热？当室外温度小于室内设定的舒适温度时，幕墙阻挡室内的热量向室外散失的能力，称为幕墙的保温性能。北方寒冷地区，冬季温度较低，幕墙的保温性能能大大提高采暖设备的利用率。当室外温度大于室内设定的舒适温度时，幕墙阻挡室外的热量向室内传递的能力，称为幕墙的隔热性能。南方城市温度较高，带炎热的夏季，良好的幕墙隔热性能能有效降低室内

空调的使用量。

2.1定义

建筑幕墙的热工性能，是现代建筑幕墙好坏的一个重要参考依据。也是幕墙招标施工中的重点。热工性能就是保温性能。有书面的计算过程。那么幕墙的热工计算是怎么考虑的呢。

幕墙的保温性能，是指在幕墙的内侧存在空气温差的条件下，幕墙阻抗从高温一侧向低温一侧传热的能力。导热系数k，在稳定传热条件下，幕墙两侧空气温度差为1k，单位时间内，通过单位面积的传热量。单一材料用导热系数u(w／m·k)表示。幕墙用导热系数k(w／m2k)及其倒数传热阻r0(m2k/v)=1／k表示。

2.2公式

导热系数u，构件在稳定传热条件下，构件两边的温差t1-t2为常数。令构件面积为a，厚度为l。设q为构件两表面间的热流量。

u=ql/a(t1-t2)单位(w／m·k)；

导热系数k k=i/ro；

传热阻roro=ri∑r+ra+re ；

式中ri ——内表面换热阻,取0.11 m2·k/w

r ——幕墙材料层热阻r=δ/ue

δ为材料层厚度 ue为材料的计算导热系数(w／m·k)

ra ——空气层热阻。

re ——外表面换热阻，冬季取0.44 (m2·k/w)；夏季取

0.05( m2·k/w)。

由公式可以得出结论，想要有效提高幕墙结构的保温性能，可行的办法是提高热阻，这样就在幕墙材料选用上，需要合理选材以提高热阻，来保证幕墙保温性能满足建筑热工要求。

3材料选用

建筑幕墙从透光效果分为透明幕墙和非透明幕墙。而幕墙本事除了外表面，还有一些连接结构，以及因外表面装饰材料无法满足某种性能而添加的辅助材料，比如岩棉。建筑幕墙常用材料的导热系数如下（单位w／m2·k）：pvc，0.17；硅合金铝，160；不锈钢，17；铁，50；碳酸钙玻璃，1.0；有机玻璃pmma，0.18；聚碳酸酯，0.2；聚冼氨尼龙，0.25；高密度聚乙烯hd，0.5；三元乙丙epdm，0.25；纯硅胶，0.35；柔性pvc，0.14；岩棉，0.03～0.047。

3.1透明幕墙

透明幕墙的幕墙材料以玻璃为主。为满足幕墙性能，玻璃的种类也多种多样，单层透明玻璃、双层透明中空玻璃、镀膜单玻璃、镀膜中空玻璃、三层中空透明玻璃、三层中空镀膜玻璃等等。以下为不同玻璃的导热系数：

表1：多种玻璃的导热系数

根据表1，我们发现中空透明玻璃的导热系数要优于单层透明玻璃，而且中空厚度越大，导热系数越低。12mm不通风空气间层导热

系数为2.31。9mm不通风空气间层导热系数为3.08。

在透明幕墙中，热的传递除了对流导热以外，还有传递方式，为热辐射。热由一物体通过真空或空气，以电磁波的形式向其他物体进行传递的方式，称为热辐射。低辐射镀膜（low-e）能有效减少热辐射。降低玻璃导热系数。所以现在建筑幕墙的玻璃选用上，很多书情况是选用低辐射镀膜（low-e）中空玻璃。

3.2非透明幕墙

非透明幕墙以石材幕墙和铝板幕墙居多，现在随着建筑行业的发展，多种材质被用到了建筑幕墙中，但大多数材质同石材和铝板一样，单靠其不能满足幕墙的热工性能。这样，就需要在墙体与建筑幕墙之间铺设保温材料，有苯板保温岩棉等多种材料，但是幕墙多数情况选择保温岩棉。岩棉的多种性能在幕墙中都有应用，比如防火，隔音等。在这里重点描述保温性能。

岩棉的容重和厚度，直接影响其导热系数。建筑幕墙保温岩棉，降低导热系数的常用方法是加大保温层厚度，及加大保温岩棉的厚度。我国北方多个严寒城市的建筑幕墙保温岩棉厚度都等于或者大于100mm。

3.3支撑结构

建筑幕墙的支撑结构的框架式的。多数情况是以钢材和铝合金型材支撑连接的。然而钢材和铝合金型材的热工性能不能满足建筑幕墙的保温要求。这样，就在连接结构中出现了断热材料的使用。

断热材料的使用，能有效节点型材连接结构中的冷桥，使得整体建筑幕墙结构的热工性能得以保证。

4防冷桥设计

建筑幕墙保温设计经常出现冷桥，防冷桥设计是幕墙热工设计的难点。相同材料面之间的放冷桥设计主要是在断热条的应用上。关键是在不同材料的交接上，容易让人产生误解。以为只要铺设保温材料就可以保证热工性能，其实保温材料的铺设位置，很关键。不合适的位置就导致了冷桥的产生。

图1：岩棉铺设方式竖剖图

图1中，建筑幕墙玻璃与铝板交接竖剖示意图中，保温岩棉铺设位置的三种情况。图中，情况1的保温性能要明显的优于情况2和情况3。因为情况2和情况3的保温岩棉保温面与中空玻璃的保温棉有距离差，导致冷桥产生，破坏幕墙保温系统。所以在保温设计中，要尽量保温幕墙共热面。

有多数情况中，墙体保温在土建结构完成的时候已经完成，如果石材后的保温面不能与玻璃幕墙保温棉达到共热面，这种情况，就需要幕墙厂家用保温岩棉对冷桥进行填充。

通过以上两种情况，应该注意，幕墙的热工性能，在确定材料之后，应该尽量保证幕墙的共热面。如果不能保证共热面，就应该找到冷桥，利用保温材料填充，防止冷桥产生。冷桥的发现是一个